AT 變速箱核心零部件多力源精沖

文／趙培振，陳水金，陸松·聊城市博源節(jié)能有限公司

AT 變速箱由液力變矩器、離合器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)等構(gòu)成，裝配在絕大多數(shù)自動(dòng)擋車(chē)型上。變速箱擋位數(shù)量是衡量其技術(shù)含量的標(biāo)準(zhǔn)之一，一般家用汽車(chē)以5 擋或6 擋居多，豪車(chē)則對(duì)更多擋位的自動(dòng)變速箱青睞有加，如奔馳C 型轎車(chē)、寶馬系列等車(chē)型配備了8/9 擋自動(dòng)變速箱。

離合器活塞平衡系統(tǒng)作為AT 變速箱的重要組成部分，其作用有：抵消離合器作用在活塞上的離心力；實(shí)現(xiàn)更快地離合器控制，縮短換擋時(shí)間；協(xié)助離合器回位彈簧更快地釋放離合器；增加換擋過(guò)程中的油壓緩沖(蓄壓功能)。離合器活塞平衡系統(tǒng)的核心零部件是平衡板(圖1)，本文針對(duì)平衡板的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制定做了詳細(xì)介紹。

平衡板結(jié)構(gòu)

該平衡板結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2 所示。

⑴材料為HC280LA 冷軋板，料厚4.5mm。

⑵平衡板由帶齒中心孔、3 個(gè)臺(tái)階面、6 個(gè)小孔、反面6 個(gè)帶齒半沖孔組成。

⑶帶齒中心孔、小孔至凸臺(tái)齒位置度需要保證在0.08mm 以內(nèi)，臺(tái)階高度公差0 ～0.05mm。為了保證帶齒中心孔、小孔至凸臺(tái)齒位置度，需要一次成形才能保證產(chǎn)品精度，在一個(gè)工位上要同時(shí)保證3 個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸要求。

半沖孔工藝分析

⑴工藝原理。

半沖孔工藝原理：在三個(gè)力的作用下，使金屬向另一個(gè)方向移動(dòng)，而剪切區(qū)不產(chǎn)生破壞，是一種直接加工帶凸臺(tái)零件的精沖工藝。半沖孔沖壓如圖3 所示，由于金屬的位錯(cuò)與滑移，剪切區(qū)產(chǎn)生冷作硬化，且抗拉強(qiáng)度提高，材料組織也發(fā)生變化。

⑵工藝要求。

1)底孔等于或小于凸臺(tái)直徑，剪切區(qū)無(wú)裂紋出現(xiàn)。

2)體積V1(孔層擠入部分)約等于1.2 倍V2(材料擠出部分)，如圖4 所示。

3)在毛刺側(cè)的凸臺(tái)，要求使用復(fù)式精沖模。

4)在塌角側(cè)的凸臺(tái)，要求使用帶回程凸模的復(fù)式精沖模，或連續(xù)復(fù)合精沖模。

5)在砂帶磨削時(shí)，零件相互無(wú)卡著的障礙。

6)在沉孔根部倒R 或C 角，增加凸臺(tái)強(qiáng)度。

工序制定

工藝分析

加工工序如圖5 所示，采用精沖復(fù)合成形工藝，用連續(xù)復(fù)合模加工，料條由左往右送料實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，其工藝順序如下。

第一工序：沖定位孔和半沖孔凸起臺(tái)階2 處。

第二工序：沖帶齒中心孔、小孔和6 個(gè)帶齒凸臺(tái)。

第三工序：沖外形和φ149.3mm 的臺(tái)階，同時(shí)注意防止臺(tái)階和中心孔變形。

工藝特點(diǎn)

由于該零件結(jié)構(gòu)帶有多個(gè)臺(tái)階及反面凸齒，成形位置較多，分多次沖壓尺寸很難保證，因此，常規(guī)3個(gè)力源顯然是不夠的，需要利用精沖機(jī)第4、5、6力源。第4 力源負(fù)責(zé)成形半沖孔臺(tái)階，第5 力源負(fù)責(zé)成形帶齒凸臺(tái)和帶齒中心孔，第6 力源負(fù)責(zé)φ149.3mm 臺(tái)階成形。

⑴成形過(guò)程。

凸模采用固定式，凹模采用浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)。沖壓過(guò)程中，凹模板使用(第4 力源)上輔助油壓，凹模板V-ring 夾持材料，主油缸由下向上成形，同時(shí)第4力源釋放力量往后移動(dòng)，沖壓小孔利用機(jī)臺(tái)反壓力頂出。沖壓帶齒中心孔與6 處帶齒凸臺(tái)采用第5 力源完成，同步保護(hù)前步臺(tái)階高度，保證不變形，外形落料同時(shí)成形φ149.3mm 臺(tái)階。采用第6 力源頂出以及反壓力支撐，保證平面度及尺寸，最后料條頂出，精沖過(guò)程結(jié)束。

⑵第4 ～6 力源在半沖孔及下料中的應(yīng)用。

精沖過(guò)程中三向力相互配合完成下料和沖孔，同時(shí)采用輔助油壓第4 ～6 力源完成單個(gè)或多個(gè)半沖孔；傳統(tǒng)工藝至少需要6 工位才能實(shí)現(xiàn)，且無(wú)法保證尺寸，該工藝只需要1 個(gè)工位即可同時(shí)完成多個(gè)半沖孔，而且能夠保證產(chǎn)品位置度、圓度和尺寸精度。

如圖6 所示，精沖機(jī)液壓油經(jīng)油路傳到油壓活塞缸中，傳力到模具中進(jìn)行壓力頂出和壓料。油缸需要安裝安全閥，防止因油壓過(guò)大或油壓不穩(wěn)定噴出油物造成人員受傷；檢查螺釘是否安裝牢固，增加保護(hù)措施，防止意外松動(dòng)；保持油壓缸內(nèi)腔清潔，否則安裝的傳感器可能因活塞卡滯而損壞。

如圖7 所示，沖壓過(guò)程中托料板4 與下模板5 夾持原材料，主油缸由下往上實(shí)現(xiàn)外形落料，同時(shí)半沖孔3 由上往下成形，半沖孔頂出7 利用輔助油壓缸力源支撐凸出臺(tái)階進(jìn)行保護(hù)，負(fù)責(zé)產(chǎn)品的壓料頂出功能。外形沖頭采用螺栓加等高套筒組合式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)沖頭浮動(dòng)，滿足沖頭需要夾持材料的效果并負(fù)責(zé)沖外形，實(shí)現(xiàn)一個(gè)沖頭兩種作用。

半沖孔與外形沖壓過(guò)程中有一段高度差，也就是沉頭深度，即圖7 中的X，所以在設(shè)計(jì)傳力桿長(zhǎng)度時(shí)，需要考慮頂桿X 及下頂出S-X 高度差。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中追加保護(hù)，已成形的凸臺(tái)和孔，要求比較嚴(yán)格的尺寸都需要保護(hù)，不能受模具側(cè)向力，尤其是剪切過(guò)程材料流動(dòng)不可控的因素都需要保護(hù)起來(lái)，再利用設(shè)備輔助油壓的方式，按先后順序完成成形、剪切。

⑶模具細(xì)節(jié)處理。

1)模具2 處凸臺(tái)間隙單邊為0.1mm，若半沖孔間隙過(guò)小，會(huì)額外增加阻力，成形力會(huì)大大增加，沖頭容易崩裂；若間隙過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致臺(tái)階塌角過(guò)大。因此在6 個(gè)齒形半沖孔部位采用變間隙設(shè)計(jì)，齒頂和齒尖單邊間隙0.3mm，其他部位單邊間隙0.2mm，可避免出現(xiàn)凸模刃口崩刃現(xiàn)象。

2)第4 ～6 力源模內(nèi)油壓缸方式需要匹配合適密封圈，使用專用工具安裝，加工精度需要控制，防止漏油的可能性。凸凹模材料可以使用S390，所有沖頭和凹模采用流體拋光設(shè)備進(jìn)行拋光處理，粗糙度達(dá)到Ra0.2μm 以下，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后再進(jìn)行涂層和裝配使用。

結(jié)束語(yǔ)

精沖半沖孔工藝是壓凸工藝，是零件局部區(qū)域相對(duì)其周邊區(qū)域的直線位移，從而使材料在剪切區(qū)不發(fā)生破壞，本文平衡板在半沖孔的基板上追加兩個(gè)半沖孔，考慮精沖模具結(jié)構(gòu)與精沖設(shè)備局限性，模具只有3 個(gè)工位，且1 個(gè)工位完成多個(gè)復(fù)雜工藝，保證尺寸穩(wěn)定性與一致性。

精沖機(jī)多個(gè)力源起到關(guān)鍵作用，其中每個(gè)獨(dú)立成形部分都應(yīng)具有單獨(dú)可調(diào)的壓力，用來(lái)輔助模具壓料，頂料，保護(hù)模具尺寸，滿足平衡板加工需求。